Matériaux magnétiques doux cristallins - Tôles magnétiques fer-silicium non orientées (NO)

Les tôles magnétiques FeSi non orientées (c'est-à-dire sans texture aiguë donc sans anisotropie magnétique marquée) sont des matériaux magnétiques doux (elle est de loin la catégorie la plus importante en tonnage), cristallins et conducteurs, peu coûteux, ce qui leur ouvre largement les applications de masse basse fréquence du génie électrique, comme les machines électriques tournantes ou statiques (petits transformateurs), certains actionneurs, blindage, capteurs, inductances.

En effet ces matériaux issus de la métallurgie traditionnelle deviennent après laminage et recuit des polycristaux plus ou moins faiblement texturés et alliés en silicium selon les besoins applicatifs. Les objectifs de cet article sont de :

• synthétiser les principales caractéristiques générales des aciers électriques FeSi, souvent utiles en bureaux d'études ;

• d'éclairer les comportements type de ces matériaux aux sollicitations en température, en fréquence et en contrainte ;

• présenter l'état de l'art des différentes familles actuelles de tôles magnétiques FeSi(Al) industrielles, en relation avec leurs principales valeurs d'usage et leurs applications. On distinguera notamment les deux sous-familles majeures semi- et fully-process, leurs avantages et inconvénients ;

• présenter les évolutions actuelles ou attendues des tôles magnétiques FeSi, en englobant aussi bien les progrès dans les procédés de production vers des matériaux plus propres et moins chers, car consommant moins d'énergie pour les produire, que dans les évolutions applicatives (éoliennes, véhicules hybrides, turbogénérateurs…) poussant à développer des matériaux spécifiques moins dissipatifs et/ou plus résistants mécaniquement.

Quoiqu'employées très massivement dans la plupart des secteurs du Génie électrique de par leur faible coût et leurs propriétés magnétiques tout à fait honorables, les tôles magnétiques FeSi non orientées ne peuvent cependant répondre à de nombreuses attentes plus spécifiques lorsque la forte densité de puissance, la très basse consommation énergétique, la tenue en fréquence moyenne à haute, la tenue à la corrosion, la très haute perméabilité magnétique sont demandées. Il faut alors recourir aux autres familles de matériaux magnétiques doux, plus onéreuses comme les alliages FeNi, FeCo, FeCr, les amorphes magnétiques, les rubans nanocristallins ou les ferrites doux, etc. qui font l'objet d'articles distincts.